一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料及其制备方法，膨胀型防火涂料为由增强性二氧化硅气凝胶、硅丙乳液、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、可膨胀石墨、钛白粉、氯化石蜡等组分形成的混合物。本发明专利技术的防火涂料成膜性及封闭性好，无裂纹、能常温固化、防火阻燃、防水防潮、使用寿命长、成本低、安全环保，能在1100度高温下使用，可以工业化大规模生产。可以工业化大规模生产。可以工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及消防
，尤其涉及一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]建筑行业的发展，高大空间钢结构建筑(如大型会展中心、机场航站楼、高铁站点、体育馆等建筑)是高大空间建筑中最为常见的建筑形式，一般多为单层大型公共建筑。建筑内火灾荷载较为集中，一旦发生火灾，火灾将产生大量的热和有毒气体，热辐射、烟气毒性以及减光度等都将直接危害建筑内的人员生命安全。与此同时，火源产生的热烟气以及火源火焰体的直接热作用也将加热屋面钢构件，钢构件升温，钢材的材料性能以及力学性能逐渐降低，当钢结构温度升高到(通常为540℃)时，屈服应力仅为常温的40％，钢材在高温火焰直接灼烧下，只有15分钟的耐火极限，因此，对钢结构进行防火保护势在必行，其中使用防火涂料是一种比较理想的方法。
[0003]二氧化硅气凝胶是一种以空气为主要组成成分、无定形态的二氧化硅为基本骨架，具有复杂三维网络结构的纳米轻质多孔材料，其基本物理性能：表观密度0.003～0.35g/cm3，比表面积800～1000m2/g，孔隙率80.0％～99.8％，孔洞平均尺寸20nm，导热系数0.008～0.043W/(m
·
K)。它同时囊括了低热导率、低密度、高孔隙率、高光透过性、高比表面积、低折射率以及低声速性等性质。二氧化硅涂料应用在市面较少出现，因此，市面上的涂料均缺少二氧化硅材料组分。现有的涂料在导热、防火方面性能不佳，因此，亟待一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的旨在提供一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料及其制备方法，通过气凝胶增强阻燃碳层，降低了涂料的导热系数和延缓了涂料的燃点起燃速度，防火性能大幅提升,从而提升其防火效果。
[0005]有鉴于此，本专利技术一方面提供一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料，其特征在于，
[0006]包括以下组成材料：增强性二氧化硅气凝胶、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、过氧化甲乙酮、苯乙烯、环烷酸钴、可膨胀石墨、钛白粉、三乙烯四胺和丁酸丁酯。
[0007]可选地，所述组成材料百分含量为：
[0008][0009]可选地，所述增强性二氧化硅气凝胶制备方法如下：
[0010](1)将硅酸乙酯、无水乙醇和去离子混合搅拌均匀成混合溶液，在混合溶液滴加稀盐酸将PH值调节至4～5；
[0011](2)在80℃温度条件下，持续搅拌混合溶液，使硅酸乙酯充分水解；
[0012](3)将氨水加入混合溶液中，使PH值调节至7～8；
[0013](4)进行混合溶液的搅拌，持续3分钟，再将混合溶液静置，制得硅溶胶；
[0014](5)将硅溶胶倒入硅酸铝纤维毡平铺于模具中，通过真空浸渍和超声分散将硅溶胶均匀分散在硅酸铝纤维毡中；
[0015](6)将模具进行烘烤使其老化速度加快，等湿硅溶胶冷却后变硬后将模具浸泡在乙醇溶液中老化脱模；
[0016](7)将硅溶胶浸泡在正己烷与三甲基氯硅烷混合液中进行硅溶胶的表面改性，接着用正己烷继续浸泡，最后将湿的硅溶胶进行烘烤、干燥，制得增强性二氧化硅气凝胶。
[0017]可选地，所述聚磷酸铵、所述季戊四醇和所述三聚氰胺的质量比为：0.9～1.1：0.53～0.73：0.57～0.77。
[0018]可选地，硅酸铝纤维、硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水。
[0019]可选地，所述增强性二氧化硅气凝胶包括：硅酸铝纤维、硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水。
[0020]可选地，所述可膨胀石墨制备步骤如下：
[0021](1)将浓硫酸溶液与天然石墨混合并在58℃温度下反应180分钟，制得低膨胀石墨；
[0022](2)将低膨胀石墨与磷酸溶液在60℃的温度下反应18个小时，制得可膨胀石墨。
[0023]本专利技术一方面提供一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料的制备方法，其特征在于，生产步骤如下：
[0024](1)将增强性二氧化硅气凝胶粉末和聚酯树脂加入容器中，快速搅拌混合，得到增强性二氧化硅气凝胶水性基料；
[0025](2)将步骤(1)所得到的水性基料加入苯乙烯、过氧化甲乙酮、环烷酸钴混合搅拌均匀；
[0026](3)将环氧树脂和三乙烯四胺混合搅拌均匀；
[0027](4)将聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺研磨至细度25
‑
30μm，加入钛白粉研磨混合
均匀；
[0028](5)将步骤(1)
‑
(4)得到的物料加入可膨胀石墨和丁酸丁酯搅拌均匀，制成含有气凝胶的膨胀型防火涂料。
[0029]从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：
[0030](1)本专利技术人通过多次实验研究确定了该防火涂料的各组分及相应的含量，该防火涂料具有成膜性及封闭性好，无裂纹、能常温固化、防火阻燃、防水防潮、使用寿命长、成本低、安全环保，能在1100度高温下使用，可以工业化大规模生产。
[0031](2)在真空浸泡和超声处理下，硅溶胶均匀分布于硅酸铝纤维结构上，且在常压干燥法下，制成了增强性二氧化硅气凝胶，该气凝胶内部的相互作用均有一定的牵制作用，使得增强性二氧化硅气凝胶内部结构增强；同时，增强性二氧化硅气凝胶有较小的孔隙结构，具备很强的抗压能力，在火烧隔热性能上，具有较低的导热率。
[0032](3)可膨胀石墨内含碳原子结构，在新的插入层原子牵制下，具有高度的体积膨胀率新型结构。可膨胀石墨的新型结构可在高温情况下膨胀爆炸，使大火能被瞬间熄灭。该可膨胀石墨具备无毒、低烟、燃烧速率低、热释放速率低等优点。
附图说明
[0033]图1是本专利技术一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料的制备流程图。
具体实施方式
[0034]实施例1
[0035]本专利技术提供的一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料及其制备方法，包括以下组成材料：增强性二氧化硅气凝胶、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、过氧化甲乙酮、苯乙烯、环烷酸钴、可膨胀石墨、钛白粉、三乙烯四胺和丁酸丁酯。
[0036]按表1中配方份数计算，制备步骤如下：
[0037](1)将增强性二氧化硅气凝胶粉末和聚酯树脂加入容器中，快速搅拌混合，得到增强性二氧化硅气凝胶水性基料；
[0038](2)将步骤(1)所得到的水性基料加入苯乙烯、过氧化甲乙酮、环烷酸钴混合搅拌均匀；
[0039](3)将环氧树脂和三乙烯四胺混合搅拌均匀；
[0040](4)将聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺研磨至细度25
‑
30μm，加入钛白粉研磨混合均匀；
[0041](5)将步骤(1)
‑
(4)得到的物料加入可膨胀石墨和丁酸丁酯搅拌均匀，即得含有气凝胶的膨胀型防火涂料。
[0042]增强性二氧化硅气凝胶制备方法如下：
[0043](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料，其特征在于，包括以下组成材料：增强性二氧化硅气凝胶、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、过氧化甲乙酮、苯乙烯、环烷酸钴、可膨胀石墨、钛白粉、三乙烯四胺和丁酸丁酯。2.根据权利要求1所述的一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料，其特征在于，所述组成材料百分含量为：3.根据权利要求1所述的一种含有气凝胶的膨胀型防火涂料，其特征在于，所述增强性二氧化硅气凝胶制备方法如下：(1)将硅酸乙酯、无水乙醇和去离子混合搅拌均匀成混合溶液，在混合溶液滴加稀盐酸将PH值调节至4～5；(2)在80℃温度条件下，持续搅拌混合溶液，使硅酸乙酯充分水解；(3)将氨水加入混合溶液中，使PH值调节至7～8；(4)进行混合溶液的搅拌，持续3分钟，再将混合溶液静置，制得硅溶胶；(5)将硅溶胶倒入硅酸铝纤维毡平铺于模具中，通过真空浸渍和超声分散将硅溶胶均匀分散在硅酸铝纤维毡中；(6)将模具进行烘烤使其老化速度加快，等湿硅溶胶冷却后变硬后将模具浸泡在乙醇溶液中老化脱模；(7)将硅溶胶浸泡在正己烷与三甲基氯硅烷混合液中进行硅溶胶的表面改性，接着用正己烷继续浸泡，最后将湿的硅溶胶进行烘烤、干燥，制得增强性二氧化硅气凝胶。4.根据权利要求2或3所述的一种含有气凝胶的膨胀型防火...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩海军，董欧阳，
申请(专利权)人：海南热带海洋学院，
类型：发明
国别省市：